科技興則民族興，科技強(qiáng)則國家強(qiáng)。當(dāng)前，我國正處于科技快速發(fā)展的時期，但面臨的“卡脖子”難題折射出了部分領(lǐng)域高端科技人才短缺的現(xiàn)實(shí)困境1，而高品質(zhì)的人才培育需落腳到高質(zhì)量的教育體系[2]。2023年，教育部等十八部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)新時代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》，使得科學(xué)教育在教育、科技、人才一體化發(fā)展背景下的戰(zhàn)略價值越發(fā)凸顯。3]可見，科學(xué)教育不僅是實(shí)現(xiàn)教育強(qiáng)國戰(zhàn)略的關(guān)鍵之舉，更是提升國家綜合實(shí)力和國際競爭力的必然要求。4]科學(xué)是實(shí)踐性學(xué)科，實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)作為科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，其地位日益凸顯。鑒于此，本研究以科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的培育為主題，深入探討其價值意蘊(yùn)、現(xiàn)實(shí)困境和實(shí)踐路徑，旨在為提升學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)提供指導(dǎo)，也為我國科學(xué)教育的改革、創(chuàng)新人才的培養(yǎng)以及科技強(qiáng)國戰(zhàn)略的實(shí)施提供參考和建議。

一、科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育的價值意蘊(yùn)

（一）國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的需求：科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育的戰(zhàn)略性價值

在新時代背景下，拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)作為一項(xiàng)戰(zhàn)略性任務(wù)，在黨和國家的政策文件中頻繁出現(xiàn)，彰顯了其在我國教育事業(yè)中的重要地位。綜觀全球教育發(fā)展趨勢，我國教育部提出的中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)、歐盟理事會倡導(dǎo)的終身學(xué)習(xí)關(guān)鍵能力、美國21世紀(jì)學(xué)習(xí)合作組織提出的“4C\"模型、新加坡教育部主張的21世紀(jì)技能、澳大利亞教育部強(qiáng)調(diào)的通用能力等，無不將創(chuàng)新思維能力置于重要地位，其已然成為21世紀(jì)人才的必備特質(zhì)和全球教育界共同追求的目標(biāo)。5]

與此同時，大量理論分析和實(shí)證研究已經(jīng)證實(shí)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的顯著成效。例如，英國教育標(biāo)準(zhǔn)局在一系列研究報(bào)告中指出：學(xué)?？茖W(xué)課程有了明顯改善，關(guān)鍵在于通過實(shí)踐型的科學(xué)課堂，發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，促進(jìn)學(xué)生的參與、學(xué)習(xí)和進(jìn)步。有學(xué)者認(rèn)為，基于實(shí)驗(yàn)的科學(xué)學(xué)習(xí)是發(fā)展自主性知識和復(fù)雜思維過程最值得推薦的積極方法[7]，科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面具有獨(dú)特優(yōu)勢。相當(dāng)多的證據(jù)表明，科學(xué)實(shí)驗(yàn)對科學(xué)認(rèn)知、概念理解、過程技能、批判性思維和科學(xué)態(tài)度均產(chǎn)生積極影響，能夠使學(xué)習(xí)者更好地適應(yīng)全球化、信息化和科技化帶來的多元挑戰(zhàn)。更重要的是，科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的培育不僅關(guān)注學(xué)生知識技能的發(fā)展，還注重學(xué)生科學(xué)品格的塑造，這與我國教育立德樹人根本任務(wù)高度契合，體現(xiàn)了知識教育與品德教育的有機(jī)統(tǒng)一。

（二）科學(xué)課程改革落實(shí)的訴求：科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育的基礎(chǔ)性價值

自2001年《全日制義務(wù)教育科學(xué)（3＼～6年級）課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》頒布以來，學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ殉蔀槲覈茖W(xué)教育旨在培養(yǎng)的核心能力之一。近年來，隨著科學(xué)教育改革的不斷深化，國家對科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)施提出了更高要求。2019年，教育部印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見》（以下簡稱《意見》）強(qiáng)調(diào)“全面貫徹黨的教育方針，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，發(fā)展素質(zhì)教育，努力構(gòu)建與德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系相適應(yīng)、與課程標(biāo)準(zhǔn)要求相統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系\"[8]，對中小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了具體的要求，凸顯了科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在國家課程體系中的重要地位。2022年頒布的《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中，實(shí)驗(yàn)一詞出現(xiàn)約230次。其在課程總目標(biāo)中指出：具有初步的科學(xué)探究能力[，同時新增了“學(xué)生必做的探究實(shí)踐活動”，作為學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)過程中必須親身經(jīng)歷和掌握的內(nèi)容，體現(xiàn)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)在提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)中的關(guān)鍵作用。

2023年，教育部印發(fā)《基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革深化行動方案》（以下簡稱《行動方案》），提出“科學(xué)素養(yǎng)提升行動”，要求加強(qiáng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生的動手操作能力，將學(xué)?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)課開設(shè)情況納入教學(xué)視導(dǎo)和日常督導(dǎo)，將科學(xué)實(shí)驗(yàn)操作納入中考，并結(jié)合《課程標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)計(jì)相應(yīng)的科學(xué)實(shí)踐活動，組織學(xué)生在實(shí)踐探究中學(xué)習(xí)。\"0]這一舉措不僅強(qiáng)調(diào)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，更在政策層面通過考核機(jī)制確保了科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的落實(shí)。為貫徹《行動方案》，落實(shí)《意見》要求，2023年，教育部印發(fā)了《中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本目錄（2023年版）》（以下簡稱《基本目錄》），系統(tǒng)梳理了科學(xué)學(xué)科中的多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)活動，以現(xiàn)行《課程標(biāo)準(zhǔn)》主題為線索，梳理了構(gòu)建學(xué)科核心概念、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)與關(guān)鍵能力所應(yīng)開展的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐活動。《基本目錄》的出臺充分體現(xiàn)了知識導(dǎo)向的科學(xué)教育向?qū)W生創(chuàng)造才能和創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的能力導(dǎo)向的科學(xué)教育轉(zhuǎn)變的趨勢。這一系列政策文件的出臺，強(qiáng)調(diào)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育在推動科學(xué)教育改革中的基礎(chǔ)性作用，也為科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的系統(tǒng)化培育提供了政策支持和實(shí)踐指南。

（三）學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展的要求：科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育的實(shí)踐性價值

盡管國家層面對科學(xué)教育和實(shí)驗(yàn)教學(xué)給予了高度重視，但當(dāng)前科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育的現(xiàn)狀與國家對創(chuàng)新人才的迫切需求之間存在斷裂。在2018年和2020年，教育部基礎(chǔ)教育質(zhì)量監(jiān)測中心組織開展了第一輪和第二輪國家義務(wù)教育科學(xué)學(xué)習(xí)質(zhì)量監(jiān)測。其中，科學(xué)探究能力被列為科學(xué)學(xué)業(yè)質(zhì)量的一個重要監(jiān)測指標(biāo)。12]2018年《中國義務(wù)教育質(zhì)量監(jiān)測報(bào)告》顯示，四年級學(xué)生在“科學(xué)思維”與“科學(xué)探究能力\"兩個維度上的得分比“科學(xué)理解”低約5個百分點(diǎn)。13]這一數(shù)據(jù)揭示了學(xué)生在機(jī)械記憶科學(xué)知識、解決筆試問題方面有一定優(yōu)勢，但科學(xué)教育所強(qiáng)調(diào)的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)未得到充分發(fā)展。14]有研究發(fā)現(xiàn)，中學(xué)生的科學(xué)探究能力總體表現(xiàn)處于中低水平。15]大量學(xué)生較難解決現(xiàn)實(shí)情境中的真實(shí)問題，對科學(xué)技術(shù)缺乏興趣。6]科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展頻次不足進(jìn)一步印證了科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育的不足。2020年國家義務(wù)教育質(zhì)量監(jiān)測科學(xué)學(xué)習(xí)質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果報(bào)告統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，僅有 26.3% 的四年級學(xué)生報(bào)告科學(xué)教師開展探究教學(xué)的頻次較高（達(dá)到一學(xué)期6次及以上），而 16.9% 的學(xué)生報(bào)告從未動手做實(shí)驗(yàn)。7這反映出科學(xué)課上\"講得多做得少\"依然是普遍現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)教學(xué)未能得到應(yīng)有的重視和實(shí)施。

二、科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育的現(xiàn)實(shí)困境

基于對科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀的系統(tǒng)思考，總結(jié)出當(dāng)前科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育存在以下現(xiàn)實(shí)困境。

（一）實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育目標(biāo)的系統(tǒng)性缺失

近年來，教育系統(tǒng)對分科（如化學(xué)、物理）的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育目標(biāo)體系進(jìn)行了探討，但對科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的整體內(nèi)涵和構(gòu)成仍缺乏系統(tǒng)性的研究。首先，學(xué)界對科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的內(nèi)涵和構(gòu)成要素尚未達(dá)成共識。不同學(xué)者對科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的理解存在顯著差異，影響了理論研究的深入，導(dǎo)致教育實(shí)踐中難以明確科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育應(yīng)達(dá)成的目標(biāo)。例如，有學(xué)者強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作技能的重要性，也有學(xué)者著重科學(xué)思維和探究能力的培養(yǎng)。這種理論層面的分歧影響了科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。8]其次，科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育缺乏明確的、具有可操作性的描述。雖然《課程標(biāo)準(zhǔn)》對科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了總體要求，但如何將其轉(zhuǎn)化為具體的教學(xué)行為，仍然缺乏清晰的指導(dǎo)。因此在實(shí)際教學(xué)中，教師難以準(zhǔn)確把握科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育的重點(diǎn)。最后，對科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)指標(biāo)的設(shè)計(jì)缺乏階段性、遞進(jìn)性，未能體現(xiàn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。

這種系統(tǒng)性缺失主要源于我國科學(xué)教育的分科傳統(tǒng)。長期以來，我國科學(xué)教育由物理、化學(xué)、生物等學(xué)科的獨(dú)立教學(xué)構(gòu)成。各學(xué)科對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ亩x與要求存在差異，學(xué)科隔閡導(dǎo)致綜合性科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)無法在連貫統(tǒng)一的框架下構(gòu)建。此外，分科教育使小學(xué)階段的綜合性科學(xué)課程被邊緣化，缺乏與后續(xù)學(xué)段的有機(jī)銜接。這阻礙了科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育的連續(xù)性，也影響了學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ男纬伞?/p>

（二）科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐的生成性不足

教學(xué)方式作為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵途徑，直接影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。但當(dāng)前的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式較為傳統(tǒng)。首先，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中占據(jù)主導(dǎo)地位，而探究性、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的比例偏低。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)性強(qiáng)、程序固定，與生活實(shí)際的關(guān)聯(lián)性不夠，難以激發(fā)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識解決實(shí)際問題的興趣。學(xué)生多開展諸如鐵釘生銹、酸堿中和等實(shí)驗(yàn)，但鮮有機(jī)會設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來解決“如何防正家中的金屬器具生銹”“如何處理工業(yè)廢水中的酸堿污染\"等實(shí)際問題。其次，傳統(tǒng)的“教師演示一學(xué)生模仿\"模式普遍存在。教師是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的演示者，學(xué)生則是被動的觀察者和模仿者。此種方式降低了學(xué)生的參與度和主動性，導(dǎo)致學(xué)生難以真正體驗(yàn)科學(xué)探究的全過程，制約著實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的提升。最后，科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中缺乏針對不同水平學(xué)生的差異化教學(xué)設(shè)計(jì)。實(shí)踐表明，學(xué)生在認(rèn)知基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力方面存在顯著的個體差異，這在實(shí)踐性極強(qiáng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中顯得尤為突出。當(dāng)前普遍采用的同質(zhì)化教學(xué)模式忽視了學(xué)生的個體特征，難以滿足學(xué)生的多元化需求。我國學(xué)校教育“重理論輕實(shí)踐\"的慣性是造成這一現(xiàn)狀的主要原因之一：應(yīng)試導(dǎo)向的評價機(jī)制過度強(qiáng)調(diào)理論知識掌握而忽視實(shí)踐能力培養(yǎng)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)淪為教授知識體系的附屬環(huán)節(jié)而非培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的核心途徑。

（三）科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)評價的結(jié)構(gòu)性缺乏

評價體系是指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐、提高教學(xué)質(zhì)量的指南針。但當(dāng)前的課堂評價存在諸多問題。首先，評價過分關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)果，忽視學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的思維方法、操作技能、科學(xué)態(tài)度等其他素養(yǎng)。學(xué)生為追求標(biāo)準(zhǔn)答案，缺少深度思考和創(chuàng)新探索。其次，評價方式存在明顯的局限性。對科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的評價普遍在學(xué)業(yè)終結(jié)性測評中進(jìn)行，主要以紙筆測評試卷中的若干實(shí)驗(yàn)問題為考查方式。本研究對全國各地區(qū)48份小學(xué)科學(xué)期末試卷進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)考查科學(xué)實(shí)驗(yàn)的題目占比低，題目的深度和廣度不足。有學(xué)者以山西省近幾年小學(xué)科學(xué)學(xué)業(yè)測評實(shí)踐中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)測評題目為研究對象，分析后發(fā)現(xiàn)大部分試題為課堂觀察實(shí)驗(yàn)的簡單再現(xiàn)，考查學(xué)生的記憶能力。19]近年來，一些學(xué)?；虻貐^(qū)嘗試以實(shí)驗(yàn)測評的方式考查學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，但以明確指令的操作實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)規(guī)范性為主要測評內(nèi)容，存在“信效度較低、學(xué)理性較缺乏、評價標(biāo)準(zhǔn)粗糙、缺乏對探究過程的關(guān)注、缺乏對真實(shí)情境中問題解決能力的考查\"等問題，無法全面、真實(shí)地反映學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。最后，評價主體為教師，同伴評價和自我評價偏少。課堂中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)多采用小組合作的形式，但教師往往只關(guān)注小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對學(xué)生個體表現(xiàn)的關(guān)注較少。且當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)評價往往僅給出分?jǐn)?shù)或等級，缺乏對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的具體表現(xiàn)的詳細(xì)分析和針對性指導(dǎo)，難以發(fā)揮評價的診斷和改進(jìn)功能。

評價低效的問題主要源于教育評價理念的滯后和評價技術(shù)的不足。在理念層面，現(xiàn)有評價范式仍側(cè)重知識本位的傳統(tǒng)評價觀念，強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化與可比性，過度關(guān)注結(jié)果而輕視過程，使創(chuàng)造性思維、實(shí)踐操作能力及科學(xué)態(tài)度等核心素養(yǎng)在評價體系中處于邊緣地位。在技術(shù)層面，評價工具的開發(fā)不足，缺乏能夠全面捕捉科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)表現(xiàn)的評價手段，依賴簡單量表和分?jǐn)?shù)評定；且評價數(shù)據(jù)采集與分析技術(shù)落后，難以實(shí)現(xiàn)對科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程的動態(tài)監(jiān)測。

（四）教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力的專業(yè)性滯后

教師是科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主導(dǎo)者，其科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和教學(xué)能力直接影響著學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的培育效果。教師專業(yè)性滯后制約了科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的有效培育，表現(xiàn)在以下三個方面。首先，部分教師仍固守知識傳授的傳統(tǒng)教學(xué)觀念，將科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)視為理論教學(xué)的附屬品，導(dǎo)致其實(shí)驗(yàn)教學(xué)淪為驗(yàn)證理論、鞏固知識的工具，不利于發(fā)揮其在培養(yǎng)學(xué)生探究實(shí)踐能力、科學(xué)思維和態(tài)度責(zé)任等方面的作用。其次，教師自身的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)不足，對實(shí)驗(yàn)原理、操作技能掌握不夠，難以勝任高質(zhì)量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。最后，教師缺乏有效組織和引導(dǎo)探究性科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的能力。部分教師雖然具備一定的實(shí)驗(yàn)技能和教學(xué)理念，但在面對開放性的教學(xué)情境時，往往缺乏引導(dǎo)學(xué)生思考、支持學(xué)生主動探究的教學(xué)策略，難以有效應(yīng)對實(shí)驗(yàn)過程中的各類情況，導(dǎo)致科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)流于形式。

究其根源，高校師范教育存在科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)體系不健全的結(jié)構(gòu)性問題，其課程設(shè)置中的知識本位取向明顯[20]，導(dǎo)致教師的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力存在先天不足。同時，在職教師的專業(yè)發(fā)展機(jī)制亦存在缺陷：培訓(xùn)模式單一化，以專家講座和課堂授課為主，缺乏立足于科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐的指導(dǎo)，參訓(xùn)教師主體性缺失。[21]

三、科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育的實(shí)踐路徑

針對當(dāng)前中小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育所面臨的諸多困境，構(gòu)建一個良好的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育生態(tài)已是當(dāng)務(wù)之急。本研究嘗試從多方面入手，提出系統(tǒng)化的優(yōu)化路徑。

（一）加強(qiáng)理論研究，明晰科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)體系目標(biāo)

首先，為了厘清實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)內(nèi)涵，專家團(tuán)隊(duì)亟須開展深人研討和實(shí)證研究，提煉科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的核心內(nèi)涵和關(guān)鍵要素。例如，成立“全國科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)研究委員會”，邀請相關(guān)學(xué)者、一線教師、教育管理者等多方代表，通過德爾菲法等研究方法，就科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的本質(zhì)屬性達(dá)成共識。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建涵蓋實(shí)驗(yàn)知識、實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)思維、科學(xué)態(tài)度等維度的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)結(jié)構(gòu)模型，為后續(xù)的教學(xué)實(shí)踐提供理論支撐。

其次，為了使科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育指標(biāo)具有明確的、可操作性的描述，還需要將理論研究成果轉(zhuǎn)化為具體的教學(xué)指南和評價標(biāo)準(zhǔn)。具體可組織編寫《中小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育指南》，詳細(xì)闡釋各學(xué)段的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育目標(biāo)、教學(xué)策略和評價方法。例如，對于小學(xué)科學(xué)“擺的研究\"這一主題，可以規(guī)定學(xué)生應(yīng)掌握的測量工具使用技能、數(shù)據(jù)處理方法、誤差分析能力等，并提供相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)和評價量規(guī)，為教師的教學(xué)實(shí)踐提供有效的指導(dǎo)和參考。

最后，為了體現(xiàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)指標(biāo)的階段性和遞進(jìn)性，可構(gòu)建貫穿小學(xué)到高中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)發(fā)展序列。具體可借鑒國際經(jīng)驗(yàn)，如美國的“下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)\"（NextGenerationScienceStandards，簡稱NGSS），在符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的同時兼顧科學(xué)探究能力的提升，設(shè)計(jì)螺旋上升的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育路徑。例如，對于“變量控制\"這一關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，可設(shè)計(jì)從小學(xué)低段的“認(rèn)識變量\"實(shí)驗(yàn)，到小學(xué)高段的“控制單一變量\"實(shí)驗(yàn)，再到初中的“多變量”實(shí)驗(yàn)，最后到高中的“復(fù)雜系統(tǒng)變量分析\"實(shí)驗(yàn)。為了確?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)指標(biāo)體系的科學(xué)性和可行性，還需要建立長期的跟蹤研究機(jī)制。如選取不同地區(qū)、不同類型的學(xué)校作為實(shí)驗(yàn)基地，通過縱向追蹤研究，不斷驗(yàn)證和完善科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)指標(biāo)體系。

（二）創(chuàng)新教學(xué)策略，推動科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式轉(zhuǎn)型

要實(shí)現(xiàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的根本轉(zhuǎn)變，關(guān)鍵在于教育理念的更新，以及教學(xué)方法的革新和教學(xué)支持環(huán)境的優(yōu)化。

首先，應(yīng)當(dāng)注重科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與生活實(shí)際的緊密聯(lián)系，使“實(shí)驗(yàn)內(nèi)容生活化，生活體驗(yàn)問題化”。教師應(yīng)從學(xué)生熟悉的生活情境出發(fā)，增加基于真實(shí)情境的實(shí)驗(yàn)的比重。例如，教師可設(shè)計(jì)“城市空氣質(zhì)量改善”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生從調(diào)查本地的空氣污染源開始，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并測量不同地點(diǎn)的空氣質(zhì)量，分析數(shù)據(jù)后提出改善建議，最后向當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門匯報(bào)研究成果。

其次，采用問題導(dǎo)向的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，并在課堂中引入實(shí)驗(yàn)改進(jìn)環(huán)節(jié)，其核心在于激發(fā)學(xué)生的探究欲望。具體來說，每一節(jié)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課都以課題為主題，教師引導(dǎo)學(xué)生圍繞課題提出問題，由此開啟課堂。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之后，可增加實(shí)驗(yàn)改進(jìn)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生深入反思實(shí)驗(yàn)過程，分析實(shí)驗(yàn)中可能存在的問題和局限性，并提出改進(jìn)建議。例如，在進(jìn)行“光的折射”實(shí)驗(yàn)后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考：“如何提高測量精度？”“實(shí)驗(yàn)中是否存在未考慮到的變量？”“如何優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以獲得更可靠的結(jié)果？”

最后，為不同水平的學(xué)生提供差異化的教學(xué)支持，實(shí)現(xiàn)個性化的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。例如，教師可以將教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及相關(guān)拓展內(nèi)容分為一星、二星和三星等難度等級，以適應(yīng)不同學(xué)生的能力水平和學(xué)習(xí)需求。一星任務(wù)為學(xué)生能獨(dú)立完成的基礎(chǔ)任務(wù)，旨在幫助學(xué)生鞏固核心知識點(diǎn)；二星任務(wù)需要與同伴或家長合作完成，屬于進(jìn)階任務(wù)，自的是幫助學(xué)生深化理解；三星任務(wù)則是在教師指導(dǎo)下完成的挑戰(zhàn)性任務(wù)，旨在激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。例如，在“電解質(zhì)溶液\"的實(shí)驗(yàn)中，基礎(chǔ)任務(wù)是驗(yàn)證不同溶液的導(dǎo)電性；進(jìn)階任務(wù)是探究影響電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性的因素，如濃度、溫度等；挑戰(zhàn)任務(wù)則是設(shè)計(jì)一個裝置，利用電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性來檢測水質(zhì)污染情況。課后，學(xué)生可以自主選擇任務(wù)等級，并將任務(wù)記錄單放入個人科學(xué)檔案袋中。

（三）堅(jiān)持以評促學(xué)，重構(gòu)科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)評價體系

科學(xué)的評價體系對于指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐、提高教學(xué)質(zhì)量具有重要作用。因此，應(yīng)構(gòu)建多元化、過程導(dǎo)向的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)評價體系，發(fā)揮評價的診斷和改進(jìn)功能。

首先，注重過程性評價。過程性評價可以及時反映學(xué)生在科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中的表現(xiàn)和進(jìn)步，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。在實(shí)踐中，教師可為每一節(jié)實(shí)驗(yàn)課設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)評價量表，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作技能、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析等多個維度的具體標(biāo)準(zhǔn)。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生可以此評價量表為依據(jù)，通過自評的方式明晰科學(xué)實(shí)驗(yàn)規(guī)范操作要求，了解自己與標(biāo)準(zhǔn)之間的差距。例如，在小學(xué)科學(xué)“水能溶解多少物質(zhì)\"的實(shí)驗(yàn)中，教師在授課時對實(shí)驗(yàn)評價量表（如表1）進(jìn)行解釋，為學(xué)生提供明確的評價標(biāo)準(zhǔn)。

表1“水能溶解多少物質(zhì)”實(shí)驗(yàn)評價量表（部分）

其次，突破傳統(tǒng)紙筆測試的局限，豐富評價方式。多元的評價方式包括表現(xiàn)性評價、實(shí)操考核、項(xiàng)目展示等多種形式。22]例如，在學(xué)生學(xué)習(xí)了“維生素C可以使碘液發(fā)生褪色\"的科學(xué)原理之后，教師設(shè)計(jì)了真實(shí)的實(shí)驗(yàn)，以“蘋果汁、橙汁、運(yùn)動功能飲料和碳酸飲料中哪一個維生素C的含量最高\(yùn)"作為驅(qū)動性問題，以“一生一套材料”進(jìn)行測評。這不僅能夠檢驗(yàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，還能引導(dǎo)學(xué)生將科學(xué)知識應(yīng)用于解決實(shí)際問題，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

再次，拓展評價主體，實(shí)現(xiàn)多元參與。除教師評價外，還應(yīng)當(dāng)引入同伴評價和自我評價，以獲得更全面、更客觀的評價結(jié)果。例如，在小組實(shí)驗(yàn)中，可以設(shè)計(jì)“小組互評表”，引導(dǎo)學(xué)生評價組員的表現(xiàn)。同時，每個學(xué)生都需要填寫“實(shí)驗(yàn)反思表”，對自己的表現(xiàn)進(jìn)行總結(jié)和反思。通過這樣的多元評價不僅能全面了解學(xué)生的表現(xiàn)，還能培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和自我反思能力，幫助學(xué)生形成更加全面的自我認(rèn)知，促進(jìn)其科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的持續(xù)發(fā)展。

最后，強(qiáng)化評價的診斷和改進(jìn)功能，建立長期跟蹤機(jī)制。評價結(jié)果不應(yīng)僅僅以一個簡單的分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)，而應(yīng)以詳細(xì)的分析報(bào)告的形式呈現(xiàn)。例如，教師可開發(fā)“科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)記錄系統(tǒng)”，以科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的指標(biāo)為基礎(chǔ)，根據(jù)學(xué)生在各個維度的表現(xiàn)生成個性化的評價報(bào)告。而后基于學(xué)生的大數(shù)據(jù)常模，提出有針對性的改進(jìn)建議，為學(xué)生制訂個性化的學(xué)習(xí)計(jì)劃。同時，教師利用數(shù)字化平臺生成“科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)成長檔案”，記錄學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)軌跡，以縱向的記錄全面地反映學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)發(fā)展情況。

（四）優(yōu)化培養(yǎng)方案，提升教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力

學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)與教師的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)密切相關(guān)。因此，提升教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力已成為改善當(dāng)前科學(xué)實(shí)驗(yàn)教育質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

首先，職前培養(yǎng)階段的改革亟須深化。師范院校應(yīng)在科學(xué)教育專業(yè)的課程設(shè)置上增加科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理論和實(shí)踐課程的比重。例如，開設(shè)“科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施\"等專業(yè)課程，強(qiáng)化師范生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力。同時，為師范生提供更多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)機(jī)會，如參與中小學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理或與學(xué)生共同開展探究活動。[23]

其次，職后培訓(xùn)階段的創(chuàng)新亦須加強(qiáng)。教師培訓(xùn)部門應(yīng)開發(fā)針對科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的專題課程，為教師提供優(yōu)秀的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例，促使教師在學(xué)習(xí)和實(shí)踐中提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。同時，還應(yīng)整合高校資源，建立科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)專家?guī)?，成立教師科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ嵘〗M等，為教師的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)交流和合作開設(shè)平臺。

最后，持續(xù)的評價和反饋機(jī)制至關(guān)重要。為確保教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力的持續(xù)提升，需要構(gòu)建長效的評價和反饋機(jī)制。例如，對教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力進(jìn)行定期評估，并針對評估結(jié)果提供改進(jìn)建議和資源支持，幫助教師不斷完善自我。此外，還應(yīng)將實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力納入科學(xué)教師考核和普升體系，從制度層面凸顯科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，激勵教師持續(xù)提升。

深化科學(xué)實(shí)驗(yàn)教育改革，彰顯科學(xué)課程育人價值，將為培養(yǎng)具有科學(xué)精神和創(chuàng)新潛能的時代新人奠定基礎(chǔ)。本研究論述了科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培育的價值意蘊(yùn)和現(xiàn)實(shí)困境，并提出了相應(yīng)的實(shí)踐路徑，以期為后續(xù)理論和實(shí)踐研究的開展提供參考。本研究尚存在一些不足，有待后續(xù)繼續(xù)探討。

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（1.浙江外國語學(xué)院教育學(xué)院2.浙江省杭州市天長小學(xué)）